美国国家航空航天局的韦伯在Beta Pictoris系统中发现了布满灰尘的“猫尾巴”

Pictoris是一个年轻的行星系统，位于63光年之外，即使经过几十年的深入研究，它仍继续引起科学家的兴趣。它拥有第一个围绕另一颗恒星成像的尘埃盘——一个由小行星、彗星和星子碰撞产生的碎片盘。美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的观测揭示了这个系统中的第二个碎片盘，相对于第一个被发现的外盘倾斜。现在，一组天文学家使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜对贝塔皮克图系统(Beta Pic)进行成像，发现了一个新的、以前从未见过的结构。

由西班牙天体生物学中心的伊莎贝尔·雷波利多领导的研究小组使用了韦伯的近红外照相机和MIRI(中红外仪器)调查Beta Pic先前探测到的主碎片盘和次级碎片盘的构成。

结果超出了他们的预期，揭示了一个急剧倾斜的尘埃分支，形状像猫的尾巴，从次级碎片盘的西南部分延伸出来。

该研究的第一作者Rebollido说:“Beta Pictoris是一个拥有一切的碎片盘:它有一颗非常明亮、靠近的恒星，我们可以很好地研究它，还有一个复杂的环星环境，其中有一个多成分盘、系外彗星和两颗成像的系外行星。”

“虽然以前在这个波长范围内有过地面观测，但他们没有我们现在用韦伯的灵敏度和空间分辨率，所以他们没有探测到这一特征。”

韦伯改善了明星的肖像

即使是韦伯或JWST，在正确的波长范围内——在这种情况下，是中红外——观察Beta Pic对于检测猫的尾巴也是至关重要的，因为它只出现在MIRI的数据中。

韦伯的中红外数据还揭示了Beta Pic的两个圆盘之间的温度差异，这可能是由于成分的差异。

“我们没想到韦伯会透露Pic周围有两种不同类型的材料，但MIRI清楚地向我们展示了副盘和猫尾巴的材料比主盘更热，”该研究的合著者、马里兰州格林贝尔特美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的克里斯托弗·斯塔克说。

“形成那个圆盘和尾巴的尘埃肯定非常暗，所以我们在可见光波长下不容易看到它——但在中红外波段，它正在发光。”

为了解释更高的温度，研究小组推断这些尘埃可能是高度多孔的“有机耐火材料”，类似于我们太阳系中彗星和小行星表面发现的物质。

例如，对从小行星贝努鸟采样的物质进行初步分析美国国家航空航天局的奥西里斯-雷克斯任务发现它非常暗且富含碳，很像MIRI在β照片上探测到的。

尾巴令人困惑的开端值得进一步研究

然而，一个主要的挥之不去的问题仍然存在:如何解释猫尾巴的形状，这种独特的弯曲特征与其他恒星周围的圆盘不同?

雷波利多和团队模拟了各种场景，试图模仿猫的尾巴并揭开它的起源。

虽然还需要进一步的研究和测试，但研究小组提出了一个强有力的假设，即这只猫的尾巴是仅仅一百年前发生的一次尘埃产生事件的结果。

“发生了一些事情——比如碰撞——产生了大量的灰尘，”马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的研究合著者马歇尔·佩兰分享道。

“起初，尘埃的轨道方向与其来源相同，但随后它也开始扩散。恒星发出的光将最小、最松散的尘埃颗粒更快地推离恒星，而较大的颗粒则不会移动太多，从而形成一条长长的尘埃卷须。”

斯塔克解释说:“猫的尾巴特征非常不寻常，用动态模型再现这种弯曲是很困难的。”

“我们的模型要求灰尘能够以极快的速度被推出系统，这再次表明它是由有机耐火材料制成的。”

研究小组的首选模型将尾巴远离圆盘的锐角解释为简单的视错觉。

我们的视角与尾部的弯曲形状相结合，形成了可观察到的尾部角度，而事实上，弧形材料只是以5度的倾角离开圆盘。

考虑到尾巴的亮度，研究小组估计猫尾巴内的灰尘量相当于一个大型主带小行星散布在100亿英里范围内。

Beta Pic碎片盘中最近发生的一次尘埃生成事件也可以解释新发现的倾斜内盘的不对称延伸，如MIRI数据所示，仅在尾部的相反一侧可见。

最近碰撞尘埃的产生也可以解释先前由阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列2014年:猫尾巴附近有一团一氧化碳。

由于恒星的辐射应该在大约一百年内分解一氧化碳，这种仍然存在的气体浓度可能是同一事件的挥之不去的证据。

斯塔克说:“我们的研究表明，Pic可能比我们之前想象的更加活跃和混乱。”

“JWST继续给我们带来惊喜，即使是在观察最深入研究的物体时。我们有了一个了解这些行星系统的全新窗口。”

这些结果是在2008年的一次新闻发布会上公布的美国天文学会第243届会议路易斯安那州新奥尔良。

这些观察是保证时间观察计划1411的一部分。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的谜团，观察其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是一个国际计划，由美国国家航空航天局及其合作伙伴，欧洲航天局和加拿大航天局领导

来源:

Materials provided by NASA/Goddard Space Flight Center. 注明: Content may be edited for style and length.